Факультет

Студентам

Посетителям

Системный подход к изучению сложных природных систем

Вторая половина XX в. характеризуется широким применением системного подхода к изучению сложных природных комплексов.

В биологии одним из примеров такого подхода явилось учение об экосистемах, начало которому было положено исследованиями А. Тэнсли. Дальнейшее развитие этого направления прослеживается в трудах В. Н. Сукачева, Ю. Одума. В. Б. Сочавы и многих других. При анализе экосистемы с точки зрения ее функционального единства основным оказывается выяснение степени важности таких показателей, как поток энергии, характер пищевых связей в биоте, структура и особенности пространственно-временного распределения составных элементов, биохимические круговороты (круговороты питательных веществ), сукцессионные изменения и эволюция, моделирование и управление.

В научной методологии широкое проникновение «системного» подхода в анализ сложных сущностей и явлений связано с именами Аристотеля и Людвига фон Берталанфи. Его ответвление, системно-структурный анализ, методологически восходит к общей теории симметрии и комбинаторики. Самые значительные успехи в разработке общей теории систем в приложении к биологии связаны с именем Ю. Урманцева, сформулировавшего основной тезис своего учения примерно следующим образом: «Что может быть, Что должно быть и Чего не может быть в системах». К системному анализу примыкает широко распространившийся в Америке так называемый холистический подход, или подход к исследованию целостных свойств объектов и явлений. Он восходит к древней восточной целостной, или сущностной, философской парадигме даосизма, прямо противоположной западной, аналитической парадигме.

Базовым понятием в системном подходе является, естественно, понятие «система». Что такое система и почему долгое время ее как бы не замечали или, по крайней мере, не акцентировали на ней внимание?

Системой принято называть любую составную сущность (явление, предмет, понятие, понятийный комплекс), внутри которого отмечается наличие некоторых неоднородностей.

Общая характеристика или свойство, отличающее сложную составную сущность от других сущностей в ряду всех остальных сущностей, есть системное свойство или характеристика. Системное свойство является тем параметром, который отделяет выделенную по данному свойству систему от всех остальных систем. Так, если система отличается по своей основной характеристике особым местом в пространстве, то она будет определяться как пространственная система. В лингвистике и логике хорошим аналогом установления системной сущности понятия является операция определения объема понятия. Чисто этимологически понятие «определения» соответствует «положению пределов» использования понятия.

Свойство (системное свойство) есть закон, или однозначно предсказуемое, уверенно ожидаемое возникновение тех сцепленных явлений или процессов, которые с необходимостью произойдут при столкновении системного целого с любыми другими сущностями, независимо от их сложения и состава.

По сути дела, мыслящий субъект разделяет весь мир сущностей на категории в соответствии с некими принципами разделения, производя операции классификации. Тот или иной класс систем выделяется нами на основании расположения их в том или ином поле предварительной сортировки всего мыслимого мира в нашем сознании. В логике принято определение объема понятия как операции сравнения родственных по более высокому признаку понятий на основе отличительного признака. Так, отнесение системы к физическим системам означает, что из нашего мира мы сознательно исключили все сущности, не относящиеся к физическому миру. Класс понятийных систем переводит нас в область гносеологии, и далее мы работаем уже не с физическими сущностями и явлениями, а с понятийными категориями, применяя к ним методологию системного анализа.

Понятийная система отличает понятие от других сущностей по некоторому комплексу понятийных признаков. Система может быть функциональной, если ее отличает от других систем некий комплекс функциональных черт. Именно наличие функций в качестве того пространства логических возможностей, в котором происходит разделение сущностей, создает функциональную систему. Это означает, что остальные сущности относятся к множеству объектов, не обладающих функциональным аспектом, или мы искусственно сняли этот аспект, или преднамеренно абстрагировались от него. Комплекс объектов, объединенных между собой общим признаком принадлежности к тому или иному «энергетическому» уровню, присутствием среди его характеристических признаков того, что мы именуем «энергией», и отличающихся от других систем этим признаком, может быть определен как энергосистема.

Сумма характеристик составных частей внутри системной сущности не соответствует свойствам целого. Свойства целого не выводятся ни прямым, ни косвенным способом из свойств, заключенных в частях. В свою очередь, свойства частей никоим образом не связаны со свойствами целого, сложенного этими частями. По выражению Аристотеля, впервые отметившего эту особенность вещей и разработавшего основные логические требования к классификации, «целое всегда больше суммы составляющих его частей». Не выводимое из суммы свойств составных частей свойство целого в современном системном анализе называется «эмерджентным» свойством. В философии с эмерджентностью напрямую смыкается так называемый закон перехода количества в качество. В истории Рима, а затем перенесенная на почву Англии эта особенность систем юридически была сформулирована в качестве принципа взаимоотношения субординированных отношений между вассалами разного уровня: «Вассал моего вассала — не мой вассал».

Неосознанное вековое эмоциональное стремление человеческого разума как-то персонифицировать все окружающие его вещи и явления и во все ввести меру касается и таких континуальных понятий, как свет, тьма, ветер, волна, вода, небо, воздух, пространство, бесконечность и т. п. Внутри неразделимых по своей природе сред, обозначаемых этими понятиями, невозможно естественным образом выделить некую порцию в виде объективно существующей дискретной сущности, составляющей такую среду. Только в особо остроумных английских сказках осуществлена попытка отделить от большой Тьмы маленьких ее деток — «темнышей». Большой Воздух и большой Ветер не состоят из маленьких «воздушков» и «ветерков». Вода не подразделяется на «водички». Математически же, для целей расчетов операция выделения дискретных сущностей была бы весьма удобна. В качестве мнемонической фикции такой единицы физике XX в. удалось ввести нечто логически невероятное — квант.

Свойство множества отличается от частных свойств единичных объектов, входящих в это множество. Они не сводятся одно к другому и друг из друга никак не следуют. Они не аддитивны друг другу. В нашем веке неумение сконцентрироваться на системных принципах мышления и четко отделить свойства частей от свойств целого, составленного этими частями, привело в физике к созданию понятийного монстра — кванта. Коллективные свойства сред с их способностью к формированию волновых процессов теоретической физикой были переданы элементарным частицам, составляющим эти среды, — электронам, элементарным частицам, световым «кортскулам» как единичным объектам или порциям этих сред. В качестве мнемонической фикции это изобретение оказалось, однако, весьма продуктивным, и им очень удобно пользоваться. Только не следует забывать, что в реальной жизни кванту ничто не соответствует ни в виде физической сущности, ни в виде физического тела.

Жидкость как коллективное образование из подвижно связанных между собой молекул (корпускул) обладает свойством подчиняться законам течения, турбулентного или ламинарного, но может оставаться и в покое. Одна молекула жидкости или газа не обладает способностью к образованию волн, хотя и участвует в составе коллектива себе подобных в общем волновом движении среды. Через неподвижную жидкость проходят поперечные и продольные колебания самой разной амплитуды и скорости. При этом каждая частица, составляющая эту среду, суммарно остается в покое, колеблясь вокруг центра своего равновесия. В этом смысле электрический ток обладает свойствами электронного газа, и электронный «ветер» всегда распространяется с относительно малой скоростью. В то же время электронный газ проводит через свою среду очень быстрые продольные и поперечные колебания. Именно поэтому наши представления об электричестве столь противоречивы. Световые колебания принадлежат колеблющейся светоносной среде. В то же самое время эта среда может быть сама по себе как подвижной, так и неподвижной. Не напрасно теоретическая физика, отринув учение о мировом эфире, не может без него обойтись и держится за абсолютно идеалистическую концепцию «физического вакуума», наделяя его весьма своеобразными динамическими и кинетическими свойствами при полном отсутствии в этом наборе материальных свойств занимать объем и обладать массой покоя, что с необходимостью присутствует у всякой корпускулярной частицы.

Любой академик, как правило, незаурядная личность. Людская толпа, составленная из академиков, обладает абсолютно теми же свойствами, которыми обладает любая толпа необразованных людей или стадо животных. Отдельные личности, не видя своего места в огромной массе себе подобных, инстинктивно устремятся за «вожаком» в случае паники; по этой толпе пойдут продольные и поперечные волны, если возникнет общественный раздражитель, волны будут дифрагировать, интерферировать и рефрагировать, в точном соответствии со свойствами однородной среды, пусть и составленной из массы высокоинтеллектуальных индивидов. Именно поэтому так легко манипулировать массой людей и практически невозможно справиться с одной незаурядной личностью. В этом примере видна дезорганизующая сила системно неупорядоченной среды.

С другой стороны, один муравей, предоставленный сам себе, ведет себя абсолютно бестолково и дезориентированно. Масса же муравьев, составляющая колонию, ведет себя весьма организованно и даже демонстрирует такой стиль поведения, который заставляет заподозрить в колонии муравьев зачатки логического поведения. Здесь просматривается организующая сила системы.

Свойства индивидуальных слагаемых колониального организма резко отличаются от свойств целостной колонии, что нашло свое отражение в учении о полимодальных колониях, кормидиях и кормусах.

Молекула водорода и атом водорода обладают разными свойствами, а газ водород — свойствами, не сопоставимыми со свойствами водорода — атома. При этом физические свойства среды, составленной из атомов и молекул водорода, резко отличаются от свойств воздуха по всем основным физическим показателям — теплоемкости, теплопроводности, проводимости звука и электричества и т. п.

При кристаллизации множественная пространственная упаковка атомов элементарного углерода обладает свойствами кристалла, в зависимости от пространственной ориентации атомов: если атомы уложились шестигранными слоями — будет графит, а если атомы заняли плотнейшую упаковку по кубу или октаэдру — будет алмаз той или иной твердости. При этом свойство электропроводности принадлежит не углероду как химическому элементу, а кристаллу графита или алмаза или углеродному газу, если соответствующий кристалл испарить и превратить в газ.

Системно-структурный подход в географии связан с представлениями о совокупности природных систем определенных рангов, в которых в качестве элементов и компонентов выступают живые организмы и их сообщества, а также соразмерные им косные и биокосные объекты земной поверхности. Такие природные системы называют сейчас по-разному, в зависимости от того, кто и с каких позиций их изучает: географическими, или геосистемами, экосистемами и т. д.

Если исследователь выясняет состав и взаимосвязь возможно большего числа компонентов и рассматривает живое вещество как один из компонентов системы, то такой подход называется географическим, или геосистемным.

Если главное внимание уделяется связям живого вещества с другими компонентами системы, а взаимодействие между последними рассматривается факультативно, это экосистемный подход. Следовательно, название «геосистема» или «экосистема» отражает точку зрения исследователя, его цель, угол зрения, под которым рассматриваются одни и те же природные системы определенного ранга.

Природные системы воспринимаются человеком как некий зрительный образ, обладающий определенными характерными чертами. Каждая природная система имеет нечто вроде своей физиономии, отражающей ее состояние в целом. Такой «физиономией» природных систем рассматриваемых рангов является ландшафт. Ландшафт — основа в изучении природных систем при любом подходе (геосистемном или экосистемном). Поскольку геосистемный подход базируется не на моноцентрической, а на полицентрической позиции, то наиболее плодотворным для изучения всех свойств ландшафта будет именно он. К тому же экосистемный подход не может быть в полной мере реализован без знания всех характерных черт ландшафта. Этим и определяется иерархия подходов к изучению природных экосистем: геосистемный, экосистемный и др.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: